แบบจำลองดิจิทัลช่วยให้การสร้างแบบจำลองจำลองสำหรับระบบที่ซับซ้อนทำได้ง่ายขึ้น โครงการวิจัยร่วมล่าสุดระหว่าง Volkswagen และ Siemens แสดงให้เห็นว่าวิธีการนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในสายการผลิตได้อย่างไร
ขณะที่หุ่นยนต์อุตสาหกรรมประกอบรถยนต์นั่งส่วนบุคคลในโรงงานผลิตของโฟล์คสวาเกน ความปลอดภัยของคนงานเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง ข้อผิดพลาดของซอฟต์แวร์อาจทำให้เกิดอุบัติเหตุร้ายแรงและความเสียหายทางวัสดุ การทดสอบระบบเสมือนจริงช่วยลดเวลาหยุดทำงานที่จำเป็นสำหรับการทดสอบระบบจริง ซึ่งต้องใช้เวลาประมาณหกสัปดาห์ ดังนั้น Siemens และ Volkswagen จึงเริ่มดำเนินการลดเวลาที่จำเป็นดังกล่าว ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Maya ที่ได้รับทุนสนับสนุนจากสหภาพยุโรปและได้ดำเนินการเสร็จสิ้นแล้ว
แบบจำลองการจำลองที่มีอยู่เดิมนั้นใช้เครื่องมือเฉพาะด้านที่แตกต่างกัน แต่การใช้ Maya Simulation Framework ทำให้ Volkswagen สามารถรวมแบบจำลองจากโปรแกรมจำลองต่างๆ เข้าด้วยกันได้แล้ว
โมเดลจำลองร่วมรวมรุ่นที่มีอยู่สำหรับประตูนิรภัย โต๊ะทำดัชนีแบบหมุน และหุ่นยนต์การผลิตเพื่อสร้างระบบประกอบประตูท้ายเสมือนจริง
เกือบ 70 เปอร์เซ็นต์ของผู้ใช้และผู้ทดสอบนำร่องที่ Volkswagen เชื่อว่าการจำลองร่วมจะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการใช้งานเสมือนได้อย่างมาก
ประตูนิรภัย โต๊ะหมุน และหุ่นยนต์ คือสามส่วนประกอบที่จำเป็นสำหรับการประกอบฝากระโปรงท้าย หุ่นยนต์จะยกฝากระโปรงท้ายจากโต๊ะหมุน ซึ่งจะเอียงไปยังตำแหน่งที่ถูกต้องก่อน จากนั้นจึงลำเลียงไปยังสถานีถัดไป ประตูนิรภัยที่ปิดอยู่จะช่วยปกป้องผู้คนในโรงงาน แต่ต้องเปิดเมื่อวางฝากระโปรงท้ายใหม่ลงบนโต๊ะ
“สายการผลิตอย่างเช่นที่ VW นั้นซับซ้อน” Veronika Brandstetter ผู้เชี่ยวชาญด้านการจำลองจากหน่วยวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีองค์กร (CT) ของ Siemens กล่าว “ส่วนประกอบแต่ละชิ้นอาจเป็นการพัฒนาภายในองค์กรหรือผลิตภัณฑ์ที่ซื้อมาจากภายนอก ในกรณีส่วนใหญ่ เอกสารและเอกสารการพัฒนามีอยู่แล้ว รวมถึงแบบจำลองที่มีรายละเอียดแตกต่างกันและใช้ระบบสัญลักษณ์ที่หลากหลาย”
การทดสอบระบบเสมือนจริงไม่ใช่เรื่องใหม่สำหรับ VW: “ก่อนที่เราจะเริ่มใช้งานโรงงานผลิตจริง หรือแม้แต่ชิ้นส่วนใหม่แต่ละชิ้น เราจะทำการทดสอบระบบเสมือนจริงเสมอ” Torben Meyer ผู้จัดการโครงการของ Volkswagen อธิบาย “นั่นหมายความว่าเราจะทดสอบฟังก์ชันต่างๆ ก่อนโดยใช้แบบจำลองเสมือนจริงของระบบ ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าการทดสอบระบบจริง ซึ่งเกี่ยวข้องกับการหยุดโรงงานด้วยต้นทุนที่สูงมาก จะดำเนินไปได้เร็วที่สุด”
หัวหน้าฝ่ายผลิตต้องจัดสรรงบประมาณประมาณหกสัปดาห์สำหรับการทดสอบระบบเสมือนจริงของสายการผลิต ประมาณสองในสามของเวลานั้นจำเป็นสำหรับการสร้างแบบจำลองการทดสอบระบบเสมือนจริงในขั้นแรก
“กระบวนการสร้างแบบจำลองเช่นนี้สามารถทำได้เร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น หากผู้รับผิดชอบสามารถใช้แหล่งข้อมูลที่มีอยู่และได้รับการดูแลรักษาอย่างดี” Brandstetter กล่าว
ขั้นตอนที่ต้องใช้แรงงานมากและมีโอกาสเกิดข้อผิดพลาดสูงคือการวิศวกรรมย้อนกลับ ในขั้นตอนนี้ โมเดลพฤติกรรมของส่วนประกอบที่มีอยู่จะถูกสร้างขึ้นใหม่โดยการทำงานย้อนกลับจากต้นฉบับ “ผู้ที่รับผิดชอบการทดสอบระบบเสมือนจริงต้องเผชิญกับความท้าทายที่ยากและมีโอกาสเกิดข้อผิดพลาดสูงในการรวบรวมข้อมูลทั้งหมดนี้จากเพื่อนร่วมงานหลายคนในหลายแผนก” Brandstetter กล่าว
วิสัยทัศน์ในอุดมคติคือการทำให้โมเดลจำลองและข้อมูลที่เกี่ยวข้องพร้อมใช้งานในไลบรารี ทำให้สามารถนำองค์ประกอบเหล่านี้มารวมกันได้อย่างรวดเร็วเพื่อสร้างระบบเสมือนจริงที่สมบูรณ์ “เรามีองค์ประกอบในไลบรารีสำหรับส่วนประกอบระบบหลายอย่างอยู่แล้ว” Brandstetter กล่าว “แต่สิ่งนี้ยังคงเป็นข้อยกเว้นสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ซื้อมา เป้าหมายคือการสร้าง Digital Testing Twin ให้เป็นมาตรฐาน”
ความท้าทายอยู่ที่การสร้างระบบเสมือนจริงที่ครอบคลุมจากส่วนประกอบดิจิทัลเหล่านี้ ซึ่งมีแหล่งที่มา รายละเอียด และสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันมากมาย และโดยปกติแล้วไม่สามารถนำมารวมกันได้โดยตรง
นี่คือจุดที่ผู้เชี่ยวชาญของ Siemens เข้ามามีบทบาท: “เป็นการยากเป็นพิเศษเมื่อแบบจำลองการจำลองนั้นอิงอยู่กับเครื่องมือเฉพาะด้านที่แตกต่างกัน สำหรับโครงการวิจัยของเรา เรามุ่งเน้นไปที่การหาทางแก้ไขปัญหานี้” Brandstetter อธิบาย “ยกตัวอย่างเช่น สำหรับการประกอบฝากระโปรงท้าย เราต้องรองรับสภาพแวดล้อมที่แยกจากกันสามแบบ (Process Simulate, Amesim และ PLCSIM Advanced) ซึ่งจำลองหรือเลียนแบบการเคลื่อนไหวแบบ 3 มิติ”
“Maya Simulation Coordinator ทำหน้าที่ประสานการทำงานของโปรแกรมจำลองแต่ละตัวเพื่อสร้างระบบที่ครอบคลุมเพียงระบบเดียว” Brandstetter กล่าว “วิธีการที่คล้ายคลึงกันนี้มีอยู่แล้วในด้านการพัฒนารถยนต์ แต่สำหรับการพัฒนาโรงงานผลิต เช่น โครงการนำร่องของเราสำหรับ VW นั้นเป็นกระบวนการใหม่”
ซอฟต์แวร์ควบคุมสำหรับการประกอบฝากระโปรงท้ายได้รับการทดลองใช้โดยใช้การจำลองร่วม แบบจำลองการจำลองที่ใช้งานได้จริงสำหรับพฤติกรรมจลศาสตร์ 3 มิติและพฤติกรรมทางไฟฟ้าของส่วนประกอบทั้งสามนั้นมีอยู่แล้ว แต่สำหรับสภาพแวดล้อมการจำลองที่แตกต่างกันและมีคุณสมบัติเฉพาะ ใน Maya Simulation Framework แบบจำลองเหล่านั้นถูกรวมเข้ากับซอฟต์แวร์ควบคุมเพื่อสร้างระบบประกอบฝากระโปรงท้ายเสมือนจริง ซึ่งพวกเขาสามารถตรวจสอบได้ในภายหลัง
ผู้ใช้งานและผู้ทดสอบนำร่องที่ Volkswagen ต่างประทับใจกับตัวอย่างนี้ เกือบ 70 เปอร์เซ็นต์เชื่อมั่นว่าการจำลองร่วมจะช่วยลดต้นทุนการทดสอบระบบเสมือนจริงได้อย่างมาก Torben Meyer จาก Volkswagen ก็ยินดีเช่นกัน: “เราคิดว่าการจำลองร่วมมีศักยภาพอย่างมากในการลดเวลาที่จำเป็นสำหรับการทดสอบระบบในสายการผลิตของเรา”
เราคิดว่าการจำลองร่วมมีศักยภาพอย่างมากในการลดเวลาที่จำเป็นสำหรับการทดสอบระบบในสายการผลิตของเรา